鄧力銨 范瀟瀟 謝廣燃

摘 要：城市的人工濕地在我國城市變遷中承擔(dān)著環(huán)境與生態(tài)維護(hù)的重要角色，隨著我國城市化進(jìn)程的加快和市民對城市功能要求的提高，原有建成并長期使用的城市人工濕地已經(jīng)不能完全適應(yīng)城市的發(fā)展需要。研究基于此背景以北京中關(guān)村生命科學(xué)園核心區(qū)域的人工濕地為研究對象，探討了人工濕地的創(chuàng)新改造方法，提出了結(jié)合海綿城市的雨水設(shè)施拓展其可持續(xù)發(fā)展的新功能，并針對性地提出了改造方案和構(gòu)想，為我國人工濕地未來的研究內(nèi)容提供了新的思路。

關(guān)鍵詞：城市人工濕地;改造;功能拓展

人工濕地作為海綿城市建設(shè)中人工建造的具有可調(diào)蓄作用的雨水設(shè)施，在解決城市局部地區(qū)雨澇問題方面起著巨大的作用，但人工濕地作為人造的濕地系統(tǒng)，凈化污水、維護(hù)城市區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)平衡是其最主要的作用。我國從20世紀(jì)70年代開始研究人工濕地的應(yīng)用技術(shù)以來，直至20世紀(jì)末，人工濕地在我國的濱水地帶、城市公園等各類景觀開發(fā)工程中已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用[1]。在時間變遷中，城市對于濕地會不斷提出一些新的功能和要求，早期的規(guī)劃與設(shè)計在一定程度上限制了其服務(wù)區(qū)域環(huán)境的發(fā)展，甚至無法賦予其新的功能。此外，人工濕地本身所起到的作用與功能是否達(dá)到當(dāng)初的預(yù)想，其生物多樣性、植物景觀效果是否達(dá)到了早先的預(yù)期等也都成為場地本身的疑問，為此，綜合、系統(tǒng)地對已長期投入使用的人工濕地進(jìn)行使用后評價，了解并掌握其生態(tài)和環(huán)境長期變化后的信息和數(shù)據(jù)是保證場地功能運行良好的必要保證，也是其維護(hù)長期高效的服務(wù)區(qū)域環(huán)境的必要條件。

北京中關(guān)村生命科學(xué)園區(qū)核心區(qū)域的人工濕地從建成以來截至目前已經(jīng)持續(xù)運行了約15年，其位于城市人口密集區(qū)位置特點和周邊長期穩(wěn)定的使用環(huán)境使其成為本研究的適宜場地。

一、場地概況

中關(guān)村生命科學(xué)園為高科技創(chuàng)新園區(qū)，占地130公頃，主要用地類型為農(nóng)田和少量村莊。其中的人工濕地位于科學(xué)園中央?yún)^(qū)域，是整個區(qū)域的核心景觀區(qū)，也是園區(qū)雨水徑流的中心匯水區(qū)。

對比人工濕地從2003年至2018年15年間衛(wèi)星圖變化，濕地周邊植被面積在2003年至2012年保持穩(wěn)定的增長狀態(tài)，直至2013年，受區(qū)域擴建和改造的影響植被周圍郁閉度降低，單純的植物覆蓋逐漸向有設(shè)計感的景觀植物配置過渡，視線可透性和層次感增強。同時，從2012年起，水生植物數(shù)量增加，考慮濕地對水質(zhì)的改善所起到的積極作用，此后5年間水生植物覆蓋面積逐年增長，直至2018年，水面面積大幅增長，相對應(yīng)的水生植物數(shù)量有所減少。

（一）植物概況

濕地植物種類豐富，包含有北方常見的喬、灌、草本植物，在植物配置上注重彩葉植物的運用，銀杏、金葉槐、五角楓、紫葉李、金葉女貞等與大喬木大面積群植或叢植。此外，側(cè)柏、水杉、白皮松、沙地柏等常綠植物的大面積種植保證了區(qū)域四季有綠、四季有景。因為該區(qū)域的核心為人工濕地，因此玉簪、千屈菜、菖蒲、鳶尾、蘆葦?shù)人参镆驳玫搅藦V泛的應(yīng)用，但相對于陸地植物來說，水生植物在部分區(qū)域出現(xiàn)較大面積缺失，缺失部分大多為水體與陸地交界位置?？紤]造成原因為地面徑流污染對水體邊緣影響較大，雨水污染造成濕地水質(zhì)成分與其酸、鹽、堿等無機物含量的變化與失衡，不僅會對水體情況產(chǎn)生影響，也會影響到附近土地的營養(yǎng)成分，造成土地鹽堿化，從而對植被的生長與存活造成一定的影響。

場地現(xiàn)存喬木大都為喜陽耐濕性植物，其中旱柳、水杉在濕地周邊大范圍分布，能夠應(yīng)對短時大量降雨后的水淹雨澇狀態(tài)。場地內(nèi)灌木數(shù)量多，品種豐富，但長勢較差，當(dāng)中榆葉梅、小葉黃楊、紫葉李與丁香等莖葉稀疏，其中有不少部分出現(xiàn)了葉黃、葉少、葉小等生長不良的情況。

（二）水體概況

中關(guān)村生命科學(xué)園人工濕地的水體來源主要有三個：降雨后地表徑流匯入下凹的人工濕地，補充水量;處理過一次的生活污水;在水量不足缺乏水源的情況下引上莊水庫水源進(jìn)行補充[2]，這也是濕地能夠在15年間保證水量和水面面積穩(wěn)定的根本原因。在濕地湖水當(dāng)中，種植有大面積的蘆葦并且長勢旺盛，大面積的蘆葦不僅可調(diào)節(jié)氣候，涵養(yǎng)水源，也有助于濕地形成的良好的生態(tài)環(huán)境和環(huán)境的自我調(diào)節(jié)平衡，但整體看水生植物種類單一，且數(shù)量缺失嚴(yán)重，造成目前水質(zhì)差、水體凈化效果不佳，水體存在富營養(yǎng)化嚴(yán)重和局部區(qū)域明顯的水華現(xiàn)象，從而影響整體景觀效果和水質(zhì)凈化質(zhì)量。

二、解決與改造方法

人工濕地雖然作為濕地系統(tǒng)，具有一定的自凈能力，但面對城市巨大的人口數(shù)目和超負(fù)荷的環(huán)境壓力，場地中的人工濕地自凈能力失衡，也使水體出現(xiàn)了一系列被污染的表現(xiàn)。為此，對該場地應(yīng)基本按照“控制污染、修復(fù)生態(tài)、保護(hù)現(xiàn)有環(huán)境”的思路進(jìn)行改造。如進(jìn)行非工程措施的環(huán)境管控，布控監(jiān)控點或監(jiān)控斷面，定時監(jiān)控其景觀生態(tài)情況，檢查漏洞并及時彌補，并建立長期的監(jiān)管機制，如果能夠結(jié)合智慧大數(shù)據(jù)的技術(shù)手段則更佳。對于人工濕地現(xiàn)有水體的污染，重點需要控制匯水水源的污染問題，保證雨水徑流的清潔度，必要的情況下可采用一定的凈化技術(shù)進(jìn)行雨水的初步過濾。對于已經(jīng)受到污染的水體應(yīng)增加具有較好水質(zhì)凈化功能的水生植物進(jìn)行生態(tài)修復(fù)和保護(hù)，例如，睡蓮、荷花等浮葉植物遮擋陽光的輻射，此類植物還有助于改善水體水華現(xiàn)象。另一方面，增加駁岸與水體交界處的植物數(shù)量，保證雨水徑流流入濕地時能夠初步過濾城市垃圾，但植物選取需選擇耐水淹植物，以應(yīng)對雨季時雨澇短期浸泡的情況。需要加強管理降低污染物進(jìn)入水體的幾率，采用人工處理配合生態(tài)自凈能力是可以做到在一定程度上維持濕地整體生態(tài)功能的。此外，對于現(xiàn)有濕地水體水華現(xiàn)象，還可以通過在駁岸種植遮陰大喬木，以改變水體中藻類繁殖所需要的外部條件[3]。

中關(guān)村生命科學(xué)園作為高新科技園內(nèi)含眾多高新技術(shù)企業(yè)，位于中心區(qū)域的人工濕地不僅應(yīng)只考慮生態(tài)這一種功能，還應(yīng)該具有一定的社會服務(wù)功能，目前整體區(qū)域基本只具有生態(tài)調(diào)節(jié)功能，單一的功能造成景觀資源的浪費?？山Y(jié)合人工濕地的景觀設(shè)計增加城市綠地的游憩功能，具體做法可在適合的位置增加垃圾箱、座椅等設(shè)施，結(jié)合駁岸適當(dāng)增加觀景點。在景觀營造方面可根據(jù)植物的季相和生命周期的變化，利用植物的線條、色彩、形態(tài)進(jìn)行構(gòu)圖，注重植物、生態(tài)環(huán)境、視覺關(guān)系的協(xié)調(diào)進(jìn)行優(yōu)化配置，通過喬、灌、草本植物高、中、低的合理搭配，打造豐富的層次變化，在水域區(qū)域由“挺水植物—浮葉植物—沉水植物”的組合形式進(jìn)行配置，根據(jù)水質(zhì)狀況選擇相應(yīng)凈化功能的植物種類。

此外，海綿城市作為近些年的建設(shè)重點，人工濕地可以在一定程度上實現(xiàn)人造海綿的部分功能，即暴雨來臨時短暫存儲一定過量的雨水徑流，并在雨季過后對場地內(nèi)其它綠地進(jìn)行灌溉用。但因其無法完成快速下滲和短期凈化，可以考慮結(jié)合具有一定凈化功能的雨水初期凈化設(shè)施實現(xiàn)過量雨水的初步凈化和蓄存。設(shè)施的設(shè)置需綜合考慮景觀效果或結(jié)合其它游憩設(shè)施進(jìn)行綜合設(shè)計。

三、討論與展望

人工濕地雖然在我國已經(jīng)進(jìn)行了幾十年的應(yīng)用實踐，但學(xué)術(shù)界的針對性研究并不多，且大多僅針對濕地水體的生態(tài)功能，其他功能和濕地使用形式的研究少有涉及。隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，城市中心用地使用價值呈指數(shù)增長，單一的生態(tài)功能難以滿足城市的需要，因此，綜合、系統(tǒng)地進(jìn)行人工濕地功能開發(fā)方面的研究顯得尤為重要，尤其是城市中心區(qū)域高密度人口聚集區(qū)的人工濕地的功能拓展研究將會成為未來濕地研究的新方向。

從另一方面看，國內(nèi)有學(xué)者將人工濕地作為海綿城市的雨水設(shè)施進(jìn)行研究，確實能夠從功能角度對人工濕地提出更大的期待，但海綿城市的雨水設(shè)施不是簡單的雨水收集和水體自凈化的問題，并且人工濕地對水體的處理速度遠(yuǎn)不能達(dá)到海綿設(shè)施的一般要求。因此從海綿城市的視角研究人工濕地將會面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李娟，張龍莊，段亮，等.人工濕地廢水處理技術(shù)的研究現(xiàn)狀及展望[J].南方農(nóng)業(yè)學(xué)報，2011，（1）：69-73.

[2]俞孔堅，張東.生命細(xì)胞、景觀格局與創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)——中關(guān)村生命科學(xué)園規(guī)劃[J].建筑學(xué)報，2001，（10）：37-40.

[3]趙欣勝.北京翠湖濕地血紅裸藻水華發(fā)生的環(huán)境條件[J].水生態(tài)學(xué)雜志，2015，（2）：11-17

作者單位：

河北工業(yè)大學(xué)建筑與藝術(shù)設(shè)計學(xué)院